Ma’ruza 1 Bioinformatikaning asosiy tamoyillari. Biomexanika fani va uning tibbiyotdagi ahamiyati

Ma’ruza 1 Bioinformatikaning asosiy tamoyillari.
Biomexanika fani va uning tibbiyotdagi ahamiyati.

Ma’ruza rejasi:

1. 
   Organizmdagi fizik jarayonlar – Biofizika va Biomexanika.
   
2. 
   Biologik sistemalarini tadqiq qilishning fizik usullari.
   
3. 
   Fizik omillarning organizmga ta’sirini o‘rganishni ahamiyati.
   
4. 
   Atrof muhitning fizik xossalari va xarakteristikalari.
   
5. 
   Biomexanikani boshqa fanlar bilan bog‘lanishi.
   
6. 
   Biomexanikani o‘qitish dasturi va uni o‘rganishda foydalaniladigan adabiyotlar, talabalarning ukuv materiallarini o‘zlashtirganligini baholash usullari.
   

Ma’ruza mazmuni:
1. Inson organizmida sodir bo‘ladigan turli jarayonlarning murakkabligi va o‘zaro bog‘liqda bo‘lishiga qaramay, ular orasidan ko‘pincha fizik jarayonga yaqin bo‘lganlarini ajratib ko‘rsatish mumkin bo‘ladi. Masalan, qon aylanishi kabi murakkab fiziologik jarayon aslida fizik jarayondir, chunki, bu jarayon suyuqlikning oqishi (gidrodinamika), tomir buylab elastik tebranishlarning tarqalishi (tebranishlar va to‘lqinlar) yurakning mexanik ish (mexanika), biopotensiallarning generatsiyasi (elektr) va hokazolar bilan bog‘liq. Nafas olish gaz harakati (aedodinamika), issiqlik uzatish (termodinamikasi), bo‘g‘lanish (fazoviy o‘tishlar) va hokazolar bilan bog‘liq. Organizmda fizik makrojarayonlardan tashqari, xuddi jonsiz tabiatdagi kabi molekular jarayonlar ham sodir bo‘ladi va ular biologik sistemalarning xolatini belgilaydi. Bunday makrajarayonlarning fizikasinitushunish, organizmlarning xolatini, ba’zi bir kasalliklarning tabiatini tushunish, dorilarning ta’sirini va shu kasalliklarni baxolash uchun zarurdir. Bu masalalarning hammasida fizikabiologiya bilan shu darajada boglanganki, u mustakil fan – biofizikani vujudga keltiradi.
Bu fan tirik organizmdagi fizik va fizik – kimyoviy jarayonlarni shunigdek, biologik sistemalarning ultrastrukturasini tashkil kilishning hamma ja’xalarida – submolekular va molekulalardan tukima va tulik organizmgacha urganadi.
Xayot materiya xarakatining yukori formasi bulmish – biologik formadan iborat bulib, u uz ichiga materiya xarakatining kuyi formalari, yani fizik va kimyoviy formalarni uz ichiga oladi.
Biofizika, organizmdagi fizik va fizik-kimyoviy protsesslarni molekular darajada urganib, fiziologik protseslar mexanizmlarini ochib beradi hamda kuzatilayotgan biologik xodisalar maxnosini tushuntirib beradi.
Umumiy va amaliy biofizika xalkaro assosiyatsiyasi karoriga binoan bu fan molekular biofizika, xujayra biofizikasi, sezgi organlari va murakkab sistemalar biofizikasi kabi bulimlarga bulinadi.
Molekular biofizika biologik molekulalarning (asosan oksil va nuklein kislotalarning) tuzilishi va fizik xossalari, hamda biologik protsesslarning va termodinamikasini urgandi.
Xujayra biofizikasi, bir tomondan. Xujayra ultrastrukturasi va uning fizik va fizik – kimyoviy kurinishlari ya’ni utkazuvchanlik, bioelektrik potensiallar va boshkalarni urganadi.
Sezgi organlari biofizikasining asosiy problemalari bulib, retsepsiyasining molekular darajasidagi fizik – kimyoviy mexanizmlarini aniklash, hamda tashkita’sirlar energiyasining nerv xujayralarining spesifik reaksiyasiga aylanishi va axborotning sezgi organlarida kodlanish mexanizmlarini urganishdir.
Murakkab sistemalar biofizikasi murakkab tuzilgan ko‘p xujayrali organizmlarda boshkarish va uz-uzini boshkarish mexanizmlarini urganadi. Bu bulimda biofizika biologik kibernetika fani bilan yaqinlashadi.
Xozirgi kunda muxim bulib kelayotgan biofizikasining yana bir yunalishi – bu fizik faktorov (ionlavchi radiyatsiya, yoruglik, ultratovush, elektr toki va boshkalar) ni organizmga ta’sirini urganishdir. Buning sababi bu faktorlarning ko‘pchiligi ma’lum xollarda xayot uchun xavfli bo‘lishidir. Keyingi yillarda biofizika fundametal va amaliy tibbiyot fanining rivojiga sezilarli ta’sir ko‘rsata boshladi.
2. Kasallik diagnostikasining va biologik sistemalarni tadqiq qilishning fizik usullari.
Diagnostika va tadqiqotlarning ko‘pgina usullari fizik prinsiplar va goyalardan foydalanishiga asoslangan. Ko‘pgina zamonaviy tibbiy asboblar tuzilishiga ko‘ra fizik asboblardir.
Tibbiyot biofizikasining asosiy masalalardan biri – bu organizmning funksional xolatini ob’ektiv boxolash (diagnostika) uchun foydalanishi mumkin jarayonlarni buzilishini bu parametrlari o‘zgarishi orqali aniqlash mumkin.
Ma’lumki tirik xujayralarning xarakterli xusuuiyatlari qatorida – membrana potensiallarini mavjudligi, ionlar konsentratsiasi gradiantini saklab turilishi, elektr tokini kutublashi, elektrokinetik potensialni mavjudligi, xemilyuminessepsiyasini kobilyati, sitoplazma xarakatlari mavjuddir. Bu kattaliklarni ayrimlarini meditsina, uzok vaktlardan beri, organizm xolatini aniklash (diagnostika) uchun ishlatib kelmokda (elektrokardiografiya, va boshkalar). Oxirgi vaqtda retgen nurlarini difraksiyasiga va EXM larga asoslangan tomografiya usuli, bioob’ektlarni elektr utkazuvchanlikka ulchash, xemilyuminessepsiyasini kuzatish usullari keng kullanilmokda.
Mexanik kattalik – qon bosimi bir kator kasalliklarni baxolash uchun foydalaniladigan ko‘rsatkichdir. Manbai organizmning ichkarisida bo‘lgan tovushlarni eshitish a’zolarini kasalligi yoki sogligi xakida axborot olish imkonini beradi. Ishlashi simobning issiqlikdan kengayishiga asoslangan meditsina termometri-keng tarkalgan diagnostik asbobdir. Keyingi yillarda elektron kurilmalarning rivojlanishi natijasida tirik organizmda xosil bulayotgan biopotensiallarni yozib olishga asoslangan diagnostik usullar keng tarkalmokda. Ko‘pchilikka ma’lum bo‘lgan usul- elektrokardiografiya- yurak faoliyatini aks ettiruvchi biopotensiallarni yozishdir. Mikroskopning tibbiy va biologik tadkikotlardagi ahamiyati hammaga ma’lum. Tolali optikaga asoslangan zamonoaviy tibbiy asboblar organizmning ichki bushliklarini kurishga imqon bermokda. Spektral analik usullardan daliyaviy tibbiyotda, gigienada farmakologiyada va biologiyada foydalaniladi. Atom va yadro fizikasining yutuklari diagnostikadagi ancha mashxur metodlar: rentgenologik diagnostika va nishonlangan atomlar usullari ham ko‘pchilikka ma’lumdir.
3. Davolash maksadida organizmga fizik omillar bilan ta’sir kilish.
Tibbiyotda kullaniladigan turli davolash usullari ichida davolashning fizik omillari ham urganilmokda. Suyak sinishlarida foydalaniladigan sinusli boglanishlar yordamida shikastlangan organlarni kuzgalmas xolatga keltiriladi. Davolash maksadida sovo‘tish (muz) va isitish (grelka) issiqlik ta’siriga asoslangandir. Elektr va elektromagnit ta’sirlar fizioterapiyada keng qullaniladi. Davolash maqsadida ko‘rinadigan va ko‘rinmaydigan (ultrabinafsha va infraqizil), rentgen va gamma nurlanishlar qullanilmokda.
Tibbiyotda foydalaniladigan materiallarning fizik xossalari. Biologik sistemalarning xossalari.
Tibbiyotda ishlatilayotgan boglamchalar, asboblar, elektrodlar, protezlar va xokazolar tashki muxit ta’sirida va shu jumladan biologik muxit ta’sirida ishlaydi. Bunday asboblarni real sharoitda ishlatish mumkinligini baxolash uchun ular tayyorlangan materiallarning fizik xossalari xakidagi ma’lumotlarni, masalan, protezlar ( tishlar, tomirlar, klapanlar) tayyorlash uchun mexanik mustaxkamlikni, ko‘p karrali yuklanishlarga chidamlilikni, elastiklikni, issiqlik o‘tkazish qobiliyatini, elektr o‘tkazuvchanlikni va boshqa xossalarni bilish muximdir. Kator xollarda biologik sistemalarning yashovchanlik xususiyatlarini yoki ma’lum tashki muxit ta’siriga chidamliligini baxolash uchun ularning fizik xossalarini bilish muximdir. Biologik ob’ektlarni fizik xossalarini o‘zgarishiga qarab kasalliklarni aniqlash mumkin bo‘ladi.
Haqiqatdan ham bugungi biofizikaning dolzarb muammolaridan biri bo‘lib patologik jarayonlarni fizik va fiziko- ximiyaviy asoslarini urganish hisoblanadi. Bu sohada, oxirgi vaqtda asoslangan yo‘nalish-fiziko-ximik patologiyadir. Xozirda biofizik tadkikotlar orkali ion kolloid hodisalarning yalliglanish jarayonidagi roli aniqlanadi, hujayralar o‘tkazuvchanligi qonuniyatlari va ularni patologik jaryonlarda o‘zgarishi fiziko-ximik tushuntiriladi, ionlovchi nurlar ta’sirini mexanizmni urganish orkali, ulardan ximoyalovchi maxsus suyaklaridagi elektr xodisalarini urganish orkali, suyak sinishni o‘rganish natijalarini farmokologiyada qullanilishi va boshqalarni keltirish mumkin.
4. Atrof- muxitning fizik xossalari va xarakteristikalari. Tirik organizm atrof muxit bilan o‘zaro ta’sirlashgan xoldagina yashashi mumkin. U muxitning xarorat, namlik, xavo bosimi va shu kabi fizik xarakteristikalarning uzgarishalridan keskin ta’sirlanadi. Tashki muxitning organizmga ta’siri fakatgina tashki faktor sifatida hisobga olinmasdan, undan davolash usuli (klimatoterapiya va baroterapiya ) sifatidat ham foydalanish mumkin.. Bu misollar shifokor atrof muxitning fizik xossalarini va xarakteristikalarini baxolay bilishi kerakligi xakida dalolat beradi. Yukoridagi aytib utilgan fizikaning tibbiyotda kullanish usullari tibbiyot fizikasining asosini –amaliy fizika va biofizikani kompleks bulimlarini tashkil kiladi. Ularda fizik xodisalar, jarayonlar va xarakieristikalar tibbiyot masalalarini xal kilishda kullanilgan xolda karab chikiladi.
5.Shunday kilib,
Biofizika-fundamental fanlar katoriga kiradi. Uning rivojlanishi biologiya, nazariy va amaliy meditsinani yutuklarga erishishi uchun zarur shartdir. Biofizik tekshirish usullari ilmiy- tekshirish ishlarini amalga oshirishda muxim bulib, diagnostika va davolashning yangi klinik usullarini barpo kilishda asos bulib, xizmat kiladi. Ushbu fanni bilish xozirgi zamon vrachlarida ilmiy muloxazani rivojlantiradi va umumbiologik bilimlarini boyitadi.
Biofizikani o‘zlashtirish uchun studentlar fizikani asoslarini, oliy matematika elementlarini, odam morfologiyasini bilishi hamda bioximiya va fiziologiyadan ayrim bilimlarga ega bo‘lishi kerak.
Biofizika yosh fanlar katoriga kirsada, uning ildizlari XVIII asrga boradi. Masalan: 1756 yili M.Lamonosov rangli ko‘rishning ilmiy gipotezasini olg‘a surgan bo‘lsa, shu davrda L.Eyler (Peterburg) tomirlarda qon aylanishini matematik nuktai nazardan tekshirgan. I. Sechenov- biomexanika va qondagi urganishgan. XIX asr boshlarida esa xayotiy jarayonlarda sodir bo‘ladigan xemilyuminessepsiya, fotobiologiya, va boshka muxim jarayonlar urganildi..
Biofizikaning rivojlanishi ayniksa oxirgi 25-30 yilda juda jadal buldi. Buning sabablari- molekular biologiya va xujayra biologiyasini rivojlanishini, fizika-ximiyaning ulkan yutuklari, tekshirishning kator zamonoaviy usullari va priborlarini barpo etilishi hamda kompyuterlar yordamida biologik jarayonlarini matematik modellashtirishni keng kullanishi buldi.
6. Bioinformatika va biomexanika 4-kurs talabalariga 8 semestr davomida jami 180 soat xajmida ukitiladi. Bundan 90 soat auditoriya mashgulotlari bulib, u 30 soat ma’ruzalar, 30 soat amaliy va 30 soat laboratoriya mashgulotlari va 90 soat mustakil ta’lim sifatida amalga oshiriladi. Ma’ruzalar 15 mavzuga bo‘lingan bulib, 15 ta amaliy, 15 ta laboratoriya, 45 ta mustakil ta’lim mavzularidan iboratdir. Xar bir ma’ruza 2 o‘quv soatiga mo‘ljallangan bo‘ladi.

Laboratoriya mashgulotlari ham 2 soatdan utkazilib, jami kurs buyicha talabalar amaliy ishlar bajarishadi. Laboratoriya ishlarini bajarish kuyidagi tartibda bo‘ladi:

1. 
   Dars jadvaliga kuyilgan ukuv soatidan bir kun oldin darslardan sung talaba laboratoriya ishining nazariy ma’lumotlarini , texnika xavfsizlik koidalarini, ishni bajarish tartibini uzlashtirib keladi va mas’ul ukituvchiga topshirib, ishni bajarish uchun ruxsatnomani yozma ravishda oladi.
   
2. 
   Dars jadvaliga kuyilgan ukuv mashgulotida ruxsatnoma olgan talabalar ishni bajaradilar va ulchov natijalarini rasmiylashtirib laboratoriya daftariga yozib oladilar.
   
3. 
   Dars mashgulotining ertangi kuni talabalar yana mas’ul ukituvchiga ishni bajarganligi xakidagi hisobotni ko‘rsatib reyting bali oladilar.
   

Mustakil ravishda o‘rganiladigan mavzular va ular buyicha yoziladigan referatlar ruyxati quyida keltirilgan.

1.Qon tomirlar, aorta va arteriyalar devorining mexanik xossalari.
2. Nafas olish mexanikasi va alveolalar stabilligi.
3.Mayda qon tomirlarda qon yopishkokligi. Qonning qon tomirlarda xarakatlanish qonuniyati. Periferik qon aylanishi.

4. 
   Garmonik to‘lqinlar. Tovush to‘lqinlarining yutilishi va qaytishi.
   
5. 
   Retseptorlarda ma’lumotlarni qabul qilishning biofizikaviy asoslari. Yorug‘likning kogerent manbalari.
   
6. 
   Hid va ta’m bilish. Hid va ta’m bilishning fizikaviy asoslari.
   
7. 
   Organ va to‘qimalar epiteliysi orkali moddalarning tashilishi. O‘pkadagi gaz almashinishi.
   
8. 
   Qon tomirlari orkali moddalar almashinuvining biofizikaviy asoslari. Oshqozon ichak trakti buyicha surilishning biofizikaviy mexanizmlari.
   
9. 
   Diffuzion va fazaviy membrana potensiallari. Sekresiyaning biofizikaviy mexanizmlari.
   
10. 
    Buyrakda moddalar almashinishining biofizikaviy asoslari. Siydikning osmotik qonsentratsiyalanishi.
    

Talabalar, Davlat standartlarida kuzda tutilgan materiallarni uzlashtirishi uchun yukoridagilardan tashqari 90 soat xajmida mustakil ish bajarilishi zarurdir. Ushbu ishlar, mavzular buyicha urgatuvchi va sinovchi testlar tuzish va boshka kafedra tavsiya etgan kurinishlarda bajariladi.

Talabalar bilimi reyting tizimiga asosan ko‘p boskichda baxolanadi. Bu tizim, xar bir amaliy mashgulot buyicha joriy baxolash.
Ma’ruzalarning ayrim bulimlari bulingandan sung ular buyicha yil davomida 5 marta utkaziladigan. Oralik baxolash: va nixoyat predmet utib bulingandan sung utkaziladigan yakuniy baxolashlarni uz ichiga oladi.
Biofizika buyicha talabalar olishi mumkin bo‘lgan maksimal ball-100 balni tashkil kiladi.
Joriy baxolashga –30b. (jb)
Oralik baxolashga-20b. (jb)
Yakuniy baxolashga-50b. (jb)
Ajratiladi.
Yakuniy baxolashga joriy va oralik baxolash yigindisini ballari (jb+ob) 56 %dan yukori ball olgan talabalargina kiritiladi. Talabaning barchabaxolashlardan yikkan umumiy ballari max ball (100)ni
56-70%ni tashkil kilsa «3»baxo
71-85%ni tashkil kilsa «4»baxo
86-100%ni tashkil kilsa «5» baxo bilan baxolanadi.
Joriy , oraliq va yakuniy baxolashlar kafedra qarori bilan yo test,yo yozma yoki ogzaki kurinishda , yoki bu usullarni barchasidan foydalangan xolda utkazilishi mumkin. Yakuniy baxolashda albatta test sinovi utkaziladi. Bulardan tashqari, talabalar mustakil ta’lim mavzularidan referatlar yozib uni ximoya kiladilar va joriy ballarni oladilar.
Bioinformatika va biomexanika fanini urganishda kuyidagi asosiy darslik, kullanma va kushimcha adabiyotlardan foydalanish tavsiya etiladi:

1. 
   A.N. Remizov «Tibbiy va biologik fizika», T., 1992.
   
2. 
   Yu.A.Vladimirov va boshqalar «Biofizika» M., 1983.
   
3. 
   M.N. Livensev «Fizika kursi» , M., 1974.
   
4. 
   N. I. Gubanov, A.A. Utepberganov «Meditsinskaya biofizika», M., 1978.
   

Kontrol savollar:

1. 
   Oranizmda kanday fizik jarayonlar kechadi?
   
2. 
   Biologik sistemalarni tadqiq qilishning qanday fizik usullari mavjud?
   
3. 
   Fizik omillarning organizmga ta’sirini o‘rganishning nima ahamiyati bor?
   
4. 
   Atrof muxitning fizik xossalari va xarakteristikalari deganda nimalarni tushunasiz?
   

https://www.pergam.ru/articles/teplovizor.htm
Elektrokardiografiya va elektrokardiograf yordamida tashxislash amaliyotini o‘tkazish texnikasi.

1. 
   https://www.youtube.com/watch?v=T5-VmSOfPBA
   
2. 
   https://www.youtube.com/watch?v=dP2XAVl0jB4
   
3. 
   https://www.youtube.com/watch?v=T5-VmSOfPBA
   

Infraqizil nurlanishlar yordamida bilvosita tashxislash.
https://www.pergam.ru/articles/teplovizor.htm

Adabiyotlar:

1. 
   A.N.Remizov «Tibbiy va biologik fizika» T. 1992 y. 5-8 , 177-196 betlar.
   
2. 
   N. Gubanov, A. Utepberganov «Meditsinskaya biofizika» M, 1978g. 3-8
   
3. 
   A. Kikoin, I. Kikoin «Molekular fizika» T. 1978y. 419-430,438- 442 betlar